2-5. DNAの損傷と修復

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DNAが共有結合の変化を伴って異常な構造に変化すること

損傷したDNAは機能を失うが、このような障害に打ち克って細胞を生存させるため、細胞には損傷DNAを修復する働きがある

1) DNAの損傷

DNA損傷とDNA傷害剤

DNAは内的、外的要因によって損害を受けるが、大部分の損傷は外的要因、すんわちDNA傷害剤によって起こる

DNA損傷には塩基修飾や鎖切断など、いくつかのものがあり、DNA傷害剤/要因にも酸や高温、放射線や紫外線、化学物質など、さまざまなものがある

DNAが損傷するとDNAとして機能しなくなるだけではなく、突然変異が誘発されやすい

太陽光に多量に含まれる紫色の光よりさらに波長の短い約10~400 nm付近の目では見えない電磁波で、DNA損傷効果をもつ

DNA損傷は、塩基の特異的吸収波長である260 nm付近の紫外線で特に強いが、この特異的紫外線吸収特性を利用し、紫外線吸収の程度からDNA濃度を求めることができる

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DNAが紫外線を吸収すると隣り合った2個のピリミジン塩基の間で共有結合してピリミジン二量体(とりわけチミン二量体)ができる

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CPD(シクロブタンピリミジン二量体)と6−4光産物の2つのタイプがあるが、前者が多くできる

2) 損傷DNAの修復

DNA損傷は日常的に高頻度に起きているが、それでも細胞が健全性を保っていられるのは、損傷が絶え間なく修復されているから

修復機構

損傷反応の逆反応による修復

損傷をもつDNAの塩基(この場合は塩基除去修復:BER)あるいはヌクレオチド鎖(この場合はヌクレオチド除去修復: NER)を取り除き、その後ギャップ部分をDNA合成などで修復する方式

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DNAポリメラーゼによる複製のミスもNERに似た方式で修復される

損傷があっても複製を継続させるしくみ

Column 修復遺伝子の欠陥は病気を起こす

DNA修復にかかわる遺伝子に欠陥があると、DNAに損傷が蓄積して重篤な病気を起こすが、ヌクレオチド除去修復(NER)に欠陥をもつヒト遺伝病として、色素性乾皮症(XP)、コケイン症候群、硫黄欠乏性毛髪発育異常症が知られている

XPは乾燥肌を特徴とし、紫外線によって皮膚に黒ずんだ斑点が生じる疾患で、時として皮膚がんを併発する

NERは多数の因子や酵素によって進むが、それぞれの疾患はそのなかのある種のものの欠損が原因となっており、XPでは原因遺伝子が7種類(XP-A~G)同定されている

転写されているDNA領域はそうでない領域に比べてより効率的にNERが起こることがわかっているが、NERにかかわる遺伝子のあるものは基本的に転写因子の成分にもなっている